近日，《科學(xué)通報(bào)》以《模塊化局域元素供應(yīng)技術(shù)批量制備12英寸過渡金屬硫族化合物》為題，在線發(fā)表了松山湖材料實(shí)驗(yàn)室/北京大學(xué)教授劉開輝、中國(guó)科學(xué)院院士王恩哥團(tuán)隊(duì)，松山湖材料實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員張廣宇團(tuán)隊(duì)及合作者最新研究成果。

該研究提出模塊化局域元素供應(yīng)生長(zhǎng)技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體性二維過渡金屬硫族化合物晶圓批量化高效制備，晶圓尺寸可從2英寸擴(kuò)展至與現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝兼容的12英寸，有望推動(dòng)二維半導(dǎo)體材料由實(shí)驗(yàn)研究向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用過渡，為新一代高性能半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展奠定了材料基礎(chǔ)。

二維半導(dǎo)體是一種新興半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，以單層過渡金屬硫族化合物為代表。與傳統(tǒng)半導(dǎo)體發(fā)展路線類似，晶圓材料是推動(dòng)二維半導(dǎo)體技術(shù)邁向產(chǎn)業(yè)化的根基。如何實(shí)現(xiàn)批量化、大尺寸、低成本制備二維半導(dǎo)體晶圓是亟待解決的科學(xué)問題。

針對(duì)二維半導(dǎo)體晶圓的尺寸放大與批量制備核心科學(xué)問題，研究人員提出了一種全新的模塊化局域元素供應(yīng)生長(zhǎng)策略，實(shí)現(xiàn)了二維半導(dǎo)體最大到12英寸晶圓的批量化制備。

為了解決批量化制備的難題，研究人員在單層過渡金屬硫族化合物制備過程中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將所需的多種前驅(qū)體與生長(zhǎng)襯底以“面對(duì)面”模式組裝構(gòu)成單個(gè)生長(zhǎng)模塊。過渡金屬元素與硫族元素按精確比例局域供應(yīng)至生長(zhǎng)襯底，實(shí)現(xiàn)單層過渡金屬硫族化合物晶圓的高質(zhì)量制備。多個(gè)生長(zhǎng)模塊可通過縱向堆疊組成陣列結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多種尺寸晶圓薄膜的低成本批量化制備。

該研究成果為二維半導(dǎo)體晶圓的大尺寸、規(guī)模化制備提供了一種全新的技術(shù)方案，有望推動(dòng)二維半導(dǎo)體走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。